RU2013114C1

RU2013114C1 - Horizontal resonance apparatus

Info

Publication number: RU2013114C1
Authority: RU
Inventors: Г.М. Островский; Р.Ш. Абиев; Е.Г. Аксенова
Original assignee: Абиев Руфат Шовкет
Priority date: 1991-10-10
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: resonance apparatus. SUBSTANCE: horizontal resonance apparatus has housing with pulsation chambers connected to vibration generator and resonance chambers, and pipe butts for admitting the initial and removing the end products. The resonance chambers have the same volumes, and are positioned in symmetry relative to the pulsation chambers to form with these chambers even number of equidimensional sections. The vibration generators are synchronized. EFFECT: enhanced efficiency of resonant vibration. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов в системах жидкость-жидкость, жидкость-твердое, жидкость-газ, жидкость-газ-твердое и может быть использовано в химической, нефтехимической, химико-фармацевтической, биотехнологической, металлургической промышленности для перемешивания, растворения, выщелачивания, экстракции и химических реакций, в частности для цементации галлия. The invention relates to devices for carrying out processes in liquid-liquid, liquid-solid, liquid-gas, liquid-gas-solid systems and can be used in the chemical, petrochemical, chemical-pharmaceutical, biotechnological, metallurgical industries for mixing, dissolving, leaching, extraction and chemical reactions, in particular for gallium cementation.

Известен горизонтальный вибрационный аппарат с сегментными перегородками, корпус которого расположен наклонно к горизонту. На одном торце его размещена мембрана, связанная с вибратором, выполняющая функции пульсационной камеры, а на противоположном торце - мембрана, соединенная с пружинным амортизатором, которая может служить резонансной камерой. Known horizontal vibrating apparatus with segmented partitions, the body of which is located obliquely to the horizon. At one end of it there is a membrane connected with a vibrator that acts as a pulsation chamber, and at the opposite end is a membrane connected to a spring shock absorber, which can serve as a resonant chamber.

Однако работа такого аппарата с размещенными на противоположных его концах генератором колебаний и резонансной камерой приведет к неуравновешенности колеблющихся масс и повышенным динамическим нагрузкам на фундамент. Это налагает ограничения на его рабочий объем и интенсивность колебательных воздействий, с увеличением которых динамические нагрузки возрастают, чем объясняется невысокая надежность аппарата из-за ограничений допустимой интенсивности колебательных воздействий и невозможности работы аппарата в резонансных условиях по причине низкой надежности аппарат малоэффективен. However, the operation of such an apparatus with an oscillation generator and a resonant chamber placed at opposite ends of the apparatus will lead to an unbalance of the oscillating masses and increased dynamic loads on the foundation. This imposes restrictions on its working volume and the intensity of vibrational influences, with which dynamic loads increase, which explains the low reliability of the device due to restrictions on the permissible intensity of vibrational effects and the inability to operate the device in resonant conditions due to low reliability, the device is ineffective.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности аппарата за счет взаимного уравновешивания колеблющихся масс жидкости. The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the apparatus due to the mutual balancing of the oscillating masses of liquid.

Поставленная цель достигается тем, что горизонтальный резонансный аппарат содержит корпус с пульсационными камерами, соединенными с генераторами колебаний, и резонансными камерами, технологические штуцеры для ввода исходных и вывода готовых продуктов. Резонансные камеры имеют одинаковые объемы и размещены симметрично пульсационным камерам, образующим вместе с ними четное количество равнообъемных секций. Генераторы колебаний синхронизированы. This goal is achieved in that the horizontal resonant apparatus comprises a housing with pulsation chambers connected to oscillation generators and resonant chambers, technological fittings for inputting the initial and outputting finished products. Resonance chambers have the same volume and are placed symmetrically to the pulsation chambers, forming together with them an even number of equally-sized sections. Oscillators are synchronized.

Повышение надежности обеспечивается условным разделением колеблющейся массы жидкости на четное количество равнообъемных сообщающихся секций, при организации в которых противофазных колебаний за счет противоположно направленных относительно пульсационной камеры движений жидкости в примыкающих к ней секциях. Динамические нагрузки, возникающие от колеблющихся масс в каждой отдельной секции, взаимно уравновешивают друг друга. The increase in reliability is provided by the conditional separation of the oscillating mass of liquid into an even number of equally-sized communicating sections, in which the organization of antiphase vibrations due to fluid movements in the sections adjacent to it relative to the pulsation chamber. Dynamic loads arising from the oscillating masses in each individual section mutually balance each other.

За счет сбалансированности колеблющихся масс жидкости в аппарате становится возможным проводить высокоинтенсивные колебания, а также резонансные колебания, что позволяет повысить эффективность аппарата за счет мощных динамических воздействий на обрабатываемую систему, ее турбулизации. Этим создаются условия для ведения высокопроизводительных процессов, аппарат не имеет ограничений по объему. Синхронизация генераторов колебаний (работа с одинаковой частотой и начальной фазой) позволяет добиться динамической уравновешенности в аппаратах с большим количеством секций. Due to the balance of the oscillating masses of liquid in the apparatus, it becomes possible to carry out high-intensity vibrations, as well as resonant vibrations, which allows to increase the efficiency of the apparatus due to powerful dynamic effects on the processed system, its turbulization. This creates the conditions for conducting high-performance processes, the device has no volume limits. Synchronization of oscillation generators (operation with the same frequency and initial phase) allows achieving dynamic balance in devices with a large number of sections.

На фиг. 1 представлена схема двухсекционного аппарата с одним генератором колебаний; на фиг. 2 - то же, четырехсекционного; на фиг. 3 - то же, с двумя генераторами колебаний. In FIG. 1 shows a diagram of a two-section apparatus with one oscillation generator; in FIG. 2 - the same, four-section; in FIG. 3 - the same, with two oscillation generators.

Двухсекционный аппарат с одним генератором колебаний содержит горизонтальный корпус 1, на концах которого установлены резонаторы 2, а в центральной части - пульсационная камера 3 с эластичной перегородкой 4 (сильфон или мембрана), передающей колебательные воздействия от генератора колебаний 5. Обе секции имеют одинаковую длину l, а резонансные камеры 2 - равные объемы и давление газа в газовых полостях. Штуцеры 6 служат для ввода и вывода исходных компонентов и готовых продуктов. A two-section apparatus with one oscillation generator contains a horizontal housing 1, at the ends of which resonators 2 are installed, and in the central part there is a pulsation chamber 3 with an elastic partition 4 (bellows or membrane) transmitting vibrational influences from the oscillation generator 5. Both sections have the same length l and resonance chambers 2 - equal volumes and pressure of gas in gas cavities. Fittings 6 are used for input and output of source components and finished products.

Четырехсекционный аппарат с одним генератором колебаний также содержит горизонтальный корпус 1, в центре которого имеется пульсационная камера 3 с генератором колебаний 5 на равном расстоянии от которой симметрично с каждой стороны установлены по две резонансные камеры 2, причем по одной из них на концах аппарата. Длина секций, объемы и давление газа в газовых полостях резонансных камер также одинаковы. A four-section apparatus with one oscillation generator also contains a horizontal housing 1, in the center of which there is a pulsation chamber 3 with an oscillation generator 5 at an equal distance from which two resonance chambers 2 are installed symmetrically on each side, one of them at the ends of the apparatus. The length of the sections, volumes and gas pressure in the gas cavities of the resonance chambers are also the same.

Четырехсекционный аппарат с двумя генераторами колебаний в горизонтальном корпусе 1 имеет три резонансные камеры 2, одна из которых установлена в центре аппарата, а между ними размещены пульсационные камеры 3, соединенные через пульсопроводы 7 с генераторами колебаний 5. A four-section apparatus with two oscillation generators in a horizontal casing 1 has three resonance chambers 2, one of which is installed in the center of the apparatus, and between them pulsation chambers 3 are placed, connected via pulse ducts 7 to oscillation generators 5.

Аппараты работают следующим образом. Devices work as follows.

При включении генераторов колебаний 5 в пульсационных камерах возбуждаются колебания, передающие жидкости в каждую секцию. Колебания в секциях происходят противофазно. При частоте колебаний жидкости, задаваемой генераторами близкой к собственной частоте системы жидкость в секции - газ в резонансной камере, возникают резонансные колебания жидкости, приводящие к резкому возрастанию амплитуды колебаний и интенсивной турбулизации жидкости и ее перемешиванию, за счет чего существенно повышается эффективность процесса. Поскольку колебания жидкости в секциях, расположенных симметрично пульсационным камерам, противофазны, а массы жидкости в них равны, динамическая нагрузка на фундамент полностью компенсируется, что повышает надежность аппарата. When you turn on the oscillation generators 5 in the pulsation chambers, vibrations are excited that transmit liquids to each section. Fluctuations in sections occur out of phase. At a fluid oscillation frequency specified by the generators close to the natural frequency of the fluid system in the section - gas in the resonance chamber, resonant fluid oscillations occur, leading to a sharp increase in the oscillation amplitude and intense turbulization of the fluid and its mixing, thereby significantly increasing the efficiency of the process. Since fluid vibrations in sections located symmetrically to the pulsation chambers are out of phase, and the fluid masses are equal, the dynamic load on the foundation is fully compensated, which increases the reliability of the apparatus.

П р и м е р. В резонансном аппарате двухсекционном (фиг. 1) диаметром 0,4 м, длиной секции 3,5 м и объемом газа в резонансных камерах 5х10^-2 м³ проводится процесс растворения поваренной соли в воде в производстве щелочных аккумуляторов. При частоте колебаний 4 Гц и амплитуде 10 мм в системе возникают резонансные колебания с амплитудой до 0,2 м. Это приводит к ускорению массопереноса по сравнению с известным аппаратом при прочих равных условиях более чем в 5 раз при отсутствии динамической нагрузки на фундамент.PRI me R. In a two-section resonance apparatus (Fig. 1) with a diameter of 0.4 m, a section length of 3.5 m and a gas volume in resonant chambers of 5x10 ^-2 m ³ , the process of dissolving sodium chloride in water in the production of alkaline batteries is carried out. At an oscillation frequency of 4 Hz and an amplitude of 10 mm, resonant oscillations arise in the system with an amplitude of up to 0.2 m. This leads to an acceleration of mass transfer compared with the known apparatus, all other things being equal, more than 5 times in the absence of dynamic load on the foundation.

В известном аппарате возникающие динамические нагрузки на фундамент вдоль оси аппарата с амплитудой 5550 Н приводят к расшатыванию фундамента и возможному сходу аппарата с места установки. In the known apparatus, dynamic stresses arising on the foundation along the axis of the apparatus with an amplitude of 5550 N lead to loosening of the foundation and the possible descent of the apparatus from the installation site.

Результаты сравнительных расчетов для приведенного и других процессов сведены в таблицу. The results of comparative calculations for the above and other processes are summarized in the table.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет более чем в 5 раз повысить эффективность и надежность работы аппарата. Thus, the proposed solution allows more than 5 times to increase the efficiency and reliability of the apparatus.

Claims

HORIZONTAL RESONANCE APPARATUS, comprising a housing with pulsation chambers connected to oscillation generators and resonant chambers, technological fittings for inputting initial and outputting finished products, characterized in that the resonant chambers are made with the same volumes and placed symmetrically with respect to the pulsating chambers forming with them an even number of equally-sized sections, while the oscillation generators are synchronized.